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《浙江大学》 2006年
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低价钒的氧化物制备及其与LAS微晶玻璃复合

徐灿阳  
【摘要】:伴随着随温度变化发生的相变,低价钒氧化物各项物理性能也会产生很大的变化,其中包括电学、磁学、光学性能以及比容等上的突变。正是比容的突变易使低价钒氧化物块体解体,以至无法用它们制成各种器件,相变带来的物理性能变化不能获得实际应用。加之,除V_2O_5外,其它钒氧化物无法从市场获得。制取低价钒的氧化物和利用物理性能的变化制造功能性器件,一段时期以来一直是材料工作者们研究的热点问题之一。 本文在总结和比较了前人研究成果的基础上,采用氢气和炭黑作为还原剂来还原V_2O_5,制备钒的低价氧化物VO_2和V_2O_3,并用LAS微晶玻璃作为基体材料,分别与其进行复合,以期能获得具有微晶玻璃和低价钒氧化物双重性能的磁波加热和热敏材料。 用XRD分析还原生成物的相结构,用DSC/TGA的分析结果推测反应历程。V_2O_5被还原的顺序是:V_2O_5→V_6O_(13)→VO_2→V_3O_5→V_2O_3。制备严格化学计量比的三氧化二钒粉末的理想工艺为,在干燥H_2中,将V_2O_5加热到600℃保温3h,然后升温到900~1000℃继续保温5h,最后随炉冷却;制备二氧化钒粉末的理想工艺为:炭黑与五氧化二钒以C:V_2O_5=1:2的摩尔比例混合,在N_2或Ar的保护下加热到600℃保温3hr,然后升温到800—850℃保温5hr,最后随炉冷却。 采用固相烧结法,将低价钒的氧化物引入LAS微晶玻璃基体中。微晶玻璃仅起连接剂的作用。复合材料中主要晶相为V_2O_3或VO_2和LimlSi_3O_8。SEM观察发现,复合材料结构致密,除了结晶相外,还存在大量紧紧包覆着低价钒的氧化物的玻璃态物质。研究发现V_2O_3—LAS微晶玻璃复合材料的导电体积阈值在5%~10%之间。随着温度的变化,VO_2V_2O_3—微晶玻璃复合的材料,都表现出了明显的NTC性能。但是只有低温下(约100K)的V203—微晶玻璃复合材料出现了大幅度的电导率突变(大于5个数量级),其余条件下均未出现所期望的电阻突变情况。这可能是由于玻璃态物质的存在抑制了低价钒的氧化物在高温下的相变,同时微晶玻璃中的某些元素影响了V_2O_3在低温下的相变情况。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TB332

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